2009年，松井爱莉参加了青年时尚杂志《nicola》举办的第13届模特征选大赛，从1万4076人中脱颖而出获得大奖，随后成为该杂志的专属模特。
2010年4月，松井爱莉成为了女子偶像团体“樱花学院”的一期生，隶属于学院内的新闻部，并与三吉彩花一起结成派生单元“SCOOPERS”；同年11月28日，所在团体组合“樱花学院”发售单曲《DearMr.Socrates》，松井爱莉作为其中的成员初次亮相。
2012年3月21日，松井爱莉随“樱花学院”发行了第二张音乐专辑《FRIENDS》，随后并顺利毕业。
2013年4月，从青年时尚杂志《nicola》发售的5月号顺利毕业；8月，在西内玛利亚主演的漫改日剧《山田君与7个魔女》中饰演了拥有看见过去心里阴影能力的魔女“泷川诺亚”，这也是其首次参与电视剧的演出。
2014年7月，在黑泽良平主演的热血校园剧《麻辣教师GTO2014》里饰演了女学生“古谷佳永子”；8月，开始担任时尚杂志《Ray》的专属模特；同年，松井爱莉还与冈田将生、广末凉子、木南晴夏合作共演了奇幻爱情电影《旧情》。
2015年5月，出演的校园励志电影《垫底辣妹》在日本上映；6月，与滨边美波、村上虹郎、饭丰万理江等人联袂出演了根据动漫改编的SP特别剧《我们仍未知道那天所看见的花的名字。》，饰演真人版“安城鸣子”；9月，参演武井咲主演的职场剧《年龄歧视》；11月，搭档千叶雄大联袂主演的爱情电影《通学电车》在日本上映。
2016年3月，搭档六角精儿主演了东京电视台出品的美食特别剧《空腹アンソロジー》；4月，与偶像组合Idoling成员大川蓝一起接替冈本梓、佐藤亚丽莎担任NTV体育新闻节目《Going!Sports&News》的天气主播；5月，参演中谷美纪主演的婚恋题材日剧《我选择了不结婚》；8月，与土屋太凤、竹内凉真、上野树里等人联袂出演的青春校园电影《青空呐喊》在日本上映；11月22日，与菜菜绪、水川麻美、草刈民代共同出席了在东京举办的“第14届KURARINO美腿大赏2016颁奖典礼”，并获得了青少年组冠军。
2017年1月，与本乡奏多、柾木玲弥、大泽光等人合作出演的漫改爱情喜剧《爱情旅馆的上野先生》在富士电视台深夜档播出。
2019年1月19日，参演由野村周平和樱井日奈子主演的电视剧《属于你的我的初恋》播出。2月15日，与神木隆之介、有村架纯等人参演爱情奇幻电影《福尔图娜之瞳》上映。7月26日，参演由多部未华子主演电视剧《不能报销！》播出。9月6日，首次主演电影《治愈之心～如何喜欢自己》，该片在2020年夏季上映预定。11月1日，参演由知英主演电影《力士！助平》上映。
2020年1月8日，其主演爱情喜剧《这个男人是人生最大的错误》播出。
